题目：连续碳纳米管增强体改性及其复合材料制备初步研究

 

        碳纳米管（CNT）自发现以来，其巨大的潜在应用价值便得到了研究人员的广泛关注，然而由于其纳米级的尺寸，给实际应用带来了极大的困难，为了解决这一问题，宏观的碳纳米管材料便应运而生。目前，连续碳纳米管增强体主要是纤维与薄膜，在其不同的制备方法中，直接生长法由于其操作简便、成本低、容易实现大规模生产等特点而被广泛应用。

        本论文研究了连续碳纳米管增强体的直接生长法制备工艺，分析了生长工艺参数及改性处理对纤维力学、电学性能的影响规律，探索了纤维的并股技术与窄带-纤维技术，对于操作方法与性能变化规律得出了初步的结论。采用碳纳米管薄膜在线浸润和热压工艺，探索研究了碳纳米管复合材料层板制备方法。

        结果表明：研究发现，通过优化氢气流量和碳源注射速率，可得到结构较规整的碳纳米管，其纤维比强度最高。将纤维在溶液中浸泡，硝酸易氧化破坏碳管结构，增加纤维的线密度；盐酸不会破坏碳管结构，但其纤维的断裂载荷和比强度均明显降低；丙酮处理不会对碳管结构造成破坏，其挥发收缩作用使得纤维的比强度有所提高。

        在加捻并股时，纤维丝束的强度和导电率都随着股数增加先降低后升高。与之相比，溶液收缩并股时，在相同的股数下碳管丝束可以承担更多的载荷，经过聚氨酯复合后丝束的承载能力进一步提高。窄带-纤维技术也可以得到直径均匀的纤维，但结构比较松散，且薄膜在制备过程中经过了足够的致密化作用，阻碍了后处理过程中溶剂的浸润。

        改变收集工艺制备得到碳纳米管薄膜，浸润聚合物后，碳管薄膜在断裂时有更多的碳纳米管参与承力，碳管之间的滑移现象会大大减少，碳管薄膜的力学性能提高，同时聚合物分子的存在减少了碳管间总的接触面积导致导电率降低。采用预浸和热压工艺可以制备单向和正交碳纳米管复合材料层板，目前工艺下层板中缺陷较多，碳纳米管的含量仅为9-23%。